Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ
Розглянуто питання підвищення безпеки робіт по транспортуванню по пожежно-зрошувальному трубопроводу заряду ВВ до міста його вибуху у аварійній виробки. The problem of increasing safety while transporting an explosive charge to explosion site via fire-sprinkler pipeline located in emergency working...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12554 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ / В.П. Сухоруков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 145-150. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859821743019917312 |
|---|---|
| author | Сухоруков, В.П. |
| author_facet | Сухоруков, В.П. |
| citation_txt | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ / В.П. Сухоруков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 145-150. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Розглянуто питання підвищення безпеки робіт по транспортуванню по пожежно-зрошувальному трубопроводу заряду ВВ до міста його вибуху у аварійній виробки.
The problem of increasing safety while transporting an explosive charge to explosion site via fire-sprinkler pipeline located in emergency working has been considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:26:00Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
УДК 622.457.2
В.П. Сухоруков
СПОСОБ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОЖАРНО-ОРОСИТЕЛЬНОГО
ТРУБОПРОВОДА ВЗРЫВОМ ЗАРЯДА ВВ
ИФГП НАН Украины
Розглянуто питання підвищення безпеки робіт по транспортуванню по пожежно-
зрошувальному трубопроводу заряду ВВ до міста його вибуху у аварійній виробки
Ключовi слова: розгерметизація, пожежно-зрошувальний трубопровід, транспор-
тування, рукав, вибух, контейнер, заряд
V.P. Suhoruckov
METHOD OF FIRE-SPRINKLTNG PIPELINE UNSEALING
BY EXPLOSIVE CHARGE
The problem of increasing safety while transporting an explosive charge to explosion site
via fire-sprinkler pipeline located in emergency working has been considered
Keywords: depressurisation, fire-sprinkling pipeline, transportation, hose, explosion,
container, charge
При нарушении проветривания тупиковой выработки, например, в результате
выгорания гибкого вентиляционного трубопровода на некоторой длине создают-
ся условия неконтролируемого повышения концентрации метана, что при нали-
чии очага горения обусловливает возможность его взрыва. В этих условиях воз-
водят взрывоустойчивую перемычку [1] в устье аварийной выработки, а при
возможности затапливают ее водой, вследствие чего шахта имеет убытки.
Для сокращения срока накопления инертной атмосферы в аварийной ту-
пиковой выработке авторы [2,3] предлагают осуществлять разгерметизацию
пожарно-оросительного трубопровода безопасным взрывом заряда ВВ в ме-
тановоздушной cреде [4]. Заряд ВВ транспортируется в контейнере с помо-
щью гибкого рукава, который прокладывается с постоянной скоростью по
пожарно-оросительному трубопроводу способом выворачивания наизнанку.
Однако использование этой технологии сопряжено с высокой трудоемко-
стью постоянного контролирования места нахождения контейнера с зарядом
ВВ внутри пожарно-оросительного трубопровода.
В настоящей работе по сравнению с известными [2,3] предлагается процес-
сы дистанционной прокладки гибкого рукава и транспортирования заряда ВВ
отделить друг от друга во времени и пространстве. Это, с одной стороны, по-
145
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
зволяет существенно увеличить скорость прокладки рукава по пожарно-
оросительному трубопроводу, а с другой − повысить безопасность данной тех-
нологии. Последнее достигается за счет того, что по пожарно-оросительному
трубопроводу одновременно с прокладкой рукава транспортируется блок, же-
стко закрепленный на его конце. Блок снабжен колесом, охваченным канатом,
один конец которого жестко закреплен в начале пожарно-оросительного тру-
бопровода, а другой – перемещается внутри рукава в результате вращения бло-
ка при взаимодействии со свободным концом каната. По завершении доставки
блока к месту взрывания контейнера последний надежно закрепляют на канате,
создают давление в рукаве, обеспечивающее его жесткость, и перемещают кон-
тейнер к месту взрывания. В процессе перемещения контейнера возможно его
заклинивание, обусловленное зарастанием ржавчиной внутренней поверхности
пожарно-оросительного трубопровода [5]. При заклинивании контейнера осу-
ществляют реверсирование его направления движения.
Уравнение динамики переменной массы, описывающее процесс переме-
щения на расстояние L гибкого рукава сверху вниз по пожарно-ороситель-
ному трубопроводу (рис. 1,а), имеет вид
2
p p p p 1 p
в p в т р
cos sin
sin ( ) sin ,
dVm x m V kS P gm xf gm x
dt
g S x g S S x
+ = − α + α
+ ρ α − ρ − α
+ (1)
где mр − масса 1 пог.м рукава, кг/м; Sp, Sт – площадь поперечного сечения
соответственно рукава и пожарно-оросительного трубопровода, м2; f1 − ко-
эффициент трения скольжения поверхности вывернутой части рукава о не-
вывернутую; ρв − плотность воды, кг/м3; V, V1 − скорости перемещения со-
ответственно невывернутой части рукава внутри вывернутой наизнанку и
торца этого рукава, м/с; P − давление на торцевую часть рукава, Па; x − пе-
ременная координата длины транспортирования контейнера, м; t − время, с;
g − ускорение свободного падения, м/с2; k − коэффициент использования
тяговой силы при выворачивании рукава наизнанку.
В правой части этого уравнения первое слагаемое представляет собой си-
лу, под действием которой на торце невывернутая часть рукава выворачива-
ется наизнанку; второе – силу трения скольжения перемещаемой невывер-
нутой части о внутреннюю поверхность вывернутой; третье – силу веса пе-
ремещаемой невывернутой части рукава; четвертое – силы веса воды в рука-
ве и пятое – силу веса воды, выталкиваемой из пожарно-оросительного тру-
бопровода в процессе перемещения рукава.
Решением уравнения (1) при соблюдении граничных условий τ = 0, х = 0, V
= 0 является выражение
2
р р р 1
2
3
V m kS P gm b x= − , (2)
( )р т
1 1 в
р
2
cos 1 sin
S S
b f
m
⎡ ⎤−
⎢ ⎥= α − +ρ
⎢ ⎥
α
⎣ ⎦
.
146
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
а
б
в
Рис. 1. Схемы сил, действующих на прокладываемый гибкий рукав (1), переме-
щающийся сверху вниз по пожарно-оросительному трубопроводу (2), расположен-
ному на почве (3) и заполненному водой (4), соответственно при увеличении (а) и
уменьшении (б) транспортируемой части рукава; в – схема транспортирования бло-
ка по пожарно-оросительному трубопроводу: 1 – рукав, 2 – транспортируемая часть
рукава, 3 – блок, 4 – канатик, 5 – фиксатор
147
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
При этом из выражения (2) следует, что при выполнении граничного усло-
вия x = L гибкий рукав будет проложен на длину L, равную половине расстояния
до места разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода. В этот мо-
мент на свободном конце гибкого рукава жестко закрепляется блок, охваты-
ваемый канатом, один конец которого жестко фиксируется, например, на по-
жарно-оросительном трубопроводе, а другой − перемещается внутри рукава.
Движение выворачиваемого наизнанку гибкого рукава по пожарно-оро-
сительному трубопроводу (рис. 1) описывается уравнением динамики пере-
менной массы
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( )( )
2
р к р к р р 1
р в р к 2
к в т р
( ) ( ) cos
sin sin соs
sin sin .
dVm m L x m m V kS P gm L x f
dt
gm L x g S L x gm f L x
gm L x g S S L x
+ − − + = − − α
+ − α + ρ + α − + α +
+ + α − ρ − + α
+
(3)
В уравнении (3) пренебрегаем затратами энергии на вращение блока, его
перемещение и преодоление выталкиваемой водой гидравлического сопро-
тивления пространства, образованного внешней поверхностью рукава и
внутренней пожарно-оросительного трубопровода.
Осуществлению перемещения рукава способствуют силы, возникающие
при действии давления на торцевую его часть, а также силы веса переме-
щающейся не вывернутой наизнанку части рукава, 2 канатиков и массы во-
ды, подаваемой насосом в рукав.
Противодействуют этому процессу силы трения-скольжения, переме-
щающейся массы невывернутой части рукава и канатика о вывернутый на-
изнанку рукав, а также масса воды, выталкиваемой прокладывемым рукавом
из пожарно-оросительного трубопровода.
Решением уравнения (3) при соблюдении граничных условий х L= ,
, 0V = к
к
2gm LP P
S
= = и выполнении соответствующих преобразований яв-
ляется выражение
( ) ( )22 2к
р р
2 2 3 3 2 3
р 2 р 3
2
2 23 3 3 2
3 3
gm LV m L x kS P L x x L
S
gm b L x Lx x L gm b L x x L
⎡ ⎤− = − − −⎢ ⎥⎣ ⎦
⎡ ⎤ ⎡− − + − + − −⎣ ⎦ ⎣
3 ,⎤⎦
(4)
( )
( )
где , 2 2 cos sinb f= α − α
в р тк
3 2
р р
2
cos sin sin
S Smb f
m m
ρ −
= α − α + α .
Для осуществления рассматриваемой технологии необходимо найти
условия, при которых масса транспортируемой невывернутой части рукава,
увеличивающаяся по линейному закону и характеризуемая зависимостью
(2), будет уменьшаться по анологичному закону, описываемому выражением
(4). Определить эти условия можно, если воспользоваться выражением (2)
148
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
при x L= , LQ Q= и LP P= , а также зависимостью (4) при 0x = , LQ Q= и
( )
(р к
2 3
р
2
L
m m Lg
P P b b
S
+
= − + ) . В результате получаем равенство
( ) ( )
3
р 1 р2
р к р к12 4L L
gLS H kS
Q P
m m m m
≥ −
+ +
. (5)
После соответствующих преобразований совместно с выражением (2) от-
носительно LP и LQ получим зависимости
( )1 8 р кр
р к
2
3 2L
H b m mm gL
P
kS m m
⎡ ⎤+ +
⎢ ⎥≥
+⎢ ⎥⎣ ⎦
, (6)
( )2
1 р к 8р2
8
р к
2
2
12 2L
H m m bgLS
Q b
m m
⎡ ⎤+ +
⎢ ⎥≥
+⎢ ⎥⎣ ⎦
− , (7)
где ( )( ) ( )1 2 3 р к р 2 к 33 2 2H k b b m m m b m b= + + + + 2 .
При реализации рассматриваемой технологии необходимо выбрать тип
насоса, который может обеспечить подачу в прокладываемый рукав необхо-
димого количества воды под соответствующим давлением. Для этого вос-
пользуемся зависимостью, приведенной в работе [6]:
( )
р 4 2
1
р
2
1
gm bdP rQ
dx k S
= +ψ
−
, (8)
где , 4 1 cos sinb f= α − α
( )
1
1 1
1
r
r k
ψ = +
−
, r и r1 − удельное гидравлическое
сопротивление рукава и пространства между рукавом и внутренней поверх-
ностью пожарно-оросительного трубопровода соответственно, Па⋅с2/м7.
Решение уравнения (8) возможно, если известны зависимости
или . В нашем случае выполняется второй вариант, реализованный
в условии (6). С учетом выражения (6) зависимость (7) принимает вид
( )Q f x=
constQ =
( )
р 4 2
н 0 1
р
2
1
m gb
P L P
k S
= + +ψ
−
rLQ . (9)
На основании расчетов по выражениям (6) и (8) выбираем насос [7], кото-
рый обеспечит прокладку рукава на заданную длину.
Таким образом, в результате проведенных аналитических исследований
получены зависимости (5) и (6), определяющие условия перемещения рукава
на 2-м этапе его движения по заполненному водой пожарно-оросительному
трубопроводу, а также выражение (8), которое совместно с зависимостью (6)
позволяет выбирать тип насоса для осуществления описанной технологии.
149
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
1. ДНАОП 1.1.30-4.01097. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспаса-
тельных работ. − К., 1997. – 453 с.
2. Сухоруков В.П. Параметры транспортирования заряда ВВ по пожарно-
оросительному трубопроводу для его разгерметизации взрывом при ликвида-
ции пожара в восстающей горной выработке // Пожежна безпека.− Збірник нау-
кових праць. − 2004. – №4. − С. 142−147.
3. Сухоруков В.П. Параметры способа разгерметизации пожарно-оросительного
трубопровода взрывом заряда ВВ при ликвидации пожара в тупиковой выра-
ботке // Физико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр. / НАН
Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 8. – 2005. − С. 221−231.
4. Сухоруков В.П., Песоцкий М.К. Экспериментальные исследования разрушения
пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ в метановоздушной
среде // Физико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр. /
НАН Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 7. – 2004. – С. 195–
203.
5. Ющенко А.Ю. Оптимальные сроки службы шахтных трубопроводов водоотлива
и водоснабжения до их очистки // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. /
НИИГД. – Донецк, 1999. – С. 46–50.
6. Сухоруков В.П. Изменение энергии воздушного потока при выворачивании на-
изнанку гибкого трубопровода // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. /
НИИГД. – Донецк, 2004. – С. 152–160.
7. Каталог насосов. – Тула: ОАО «Ясногорский машзавод», 2003. – 76 с.
Статья поступила в редакцию 10 февраля 2009 года
150
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-12554 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:26:00Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сухоруков, В.П. 2010-10-13T13:22:51Z 2010-10-13T13:22:51Z 2009 Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ / В.П. Сухоруков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 145-150. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12554 622.457.2 Розглянуто питання підвищення безпеки робіт по транспортуванню по пожежно-зрошувальному трубопроводу заряду ВВ до міста його вибуху у аварійній виробки. The problem of increasing safety while transporting an explosive charge to explosion site via fire-sprinkler pipeline located in emergency working has been considered. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Технико-экономические проблемы горного производства Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ Method of fire-sprinkltng pipeline unsealing by explosive charge Article published earlier |
| spellingShingle | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ Сухоруков, В.П. Технико-экономические проблемы горного производства |
| title | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ |
| title_alt | Method of fire-sprinkltng pipeline unsealing by explosive charge |
| title_full | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ |
| title_fullStr | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ |
| title_full_unstemmed | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ |
| title_short | Способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда ВВ |
| title_sort | способ разгерметизации пожарно-оросительного трубопровода взрывом заряда вв |
| topic | Технико-экономические проблемы горного производства |
| topic_facet | Технико-экономические проблемы горного производства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12554 |
| work_keys_str_mv | AT suhorukovvp sposobrazgermetizaciipožarnoorositelʹnogotruboprovodavzryvomzarâdavv AT suhorukovvp methodoffiresprinkltngpipelineunsealingbyexplosivecharge |